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1、第第3 3章章 负荷计算及无功补偿负荷计算及无功补偿供配电技术供配电技术2 2第第3 3章章 负荷计算及无功补偿负荷计算及无功补偿3.1 3.1 负荷曲线与计算负荷负荷曲线与计算负荷3.2 3.2 用电设备额定容量的确定用电设备额定容量的确定3.3 3.3 负荷计算的方法负荷计算的方法3.4 3.4 功率损耗与电能损耗功率损耗与电能损耗3.5 3.5 变电所中变压器台数与容量的选择变电所中变压器台数与容量的选择3.6 3.6 功率因数与无功功率补偿功率因数与无功功率补偿3 33.1 3.1 负荷曲线与计算负荷负荷曲线与计算负荷3.1.1 3.1.1 负荷曲线负荷曲线负荷曲线负荷曲线负荷曲线负荷
2、曲线（load curveload curve）是指用于表达电力负荷随时）是指用于表达电力负荷随时间变化情况的函数曲线。在直角坐标系中，纵坐标表示间变化情况的函数曲线。在直角坐标系中，纵坐标表示负荷（有功功率或无功功率）值，横坐标表示对应的时负荷（有功功率或无功功率）值，横坐标表示对应的时间（一般以小时为单位）。间（一般以小时为单位）。4 41 1负荷曲线的分类负荷曲线的分类负荷曲线的分类负荷曲线的分类? ?按负荷的功率性质分：按负荷的功率性质分：可分为有功负荷曲线和无功负荷曲线可分为有功负荷曲线和无功负荷曲线；? ?按所表示的负荷变动的时间分：按所表示的负荷变动的时间分：可分为日负荷、月负荷
3、和年负荷曲线。可分为日负荷、月负荷和年负荷曲线。5 56 67 72 2年最大负荷和年最大负荷利用小时数年最大负荷和年最大负荷利用小时数年最大负荷和年最大负荷利用小时数年最大负荷和年最大负荷利用小时数（1 1）年最大负荷年最大负荷年最大负荷年最大负荷P Pmax年最大负荷年最大负荷P Pmax就是全年中负荷最大的工作班内消耗就是全年中负荷最大的工作班内消耗电能最大的半小时的平均功率，因此年最大负荷也称为电能最大的半小时的平均功率，因此年最大负荷也称为半小时最大负荷半小时最大负荷P P30。（2 2）年最大负荷利用小时数年最大负荷利用小时数年最大负荷利用小时数年最大负荷利用小时数T Tmaxma
4、x年最大负荷利用小时数又称为年最大负荷使用时间年最大负荷利用小时数又称为年最大负荷使用时间T Tmaxmax，它是一个假想时间，在此时间内，电力负荷按年它是一个假想时间，在此时间内，电力负荷按年最大负荷最大负荷P Pmax( (或或P P30) )持续运行所消耗的电能，恰好等于持续运行所消耗的电能，恰好等于该电力负荷全年实际消耗的电能。该电力负荷全年实际消耗的电能。8 8下图为某厂年有功负荷曲线，此曲线上最大负荷下图为某厂年有功负荷曲线，此曲线上最大负荷P Pmax就是年最大负荷，就是年最大负荷，T Tmaxmax为年最大负荷利用小时数。为年最大负荷利用小时数。9 93. 3.平均负荷平均负荷
5、平均负荷平均负荷P Pavav平均负荷平均负荷P Pavav，就是电力负荷在一定时间就是电力负荷在一定时间t t内平均消耗内平均消耗的功率，也就是电力负荷在该时间内消耗的电能的功率，也就是电力负荷在该时间内消耗的电能WW除以除以时间时间t t的值，即的值，即P Pavav=W/t =W/t 年平均负荷为年平均负荷为P Pavav=W=Wa a/8760 /8760 10103.1.2 3.1.2 计算负荷计算负荷计算负荷计算负荷（calculated loadcalculated load）通常将以通常将以半小时平均负荷半小时平均负荷为依据所绘制的负荷曲线为依据所绘制的负荷曲线上的上的“ “最
6、大负荷最大负荷” ”称为计算负荷，并把它作为按发热条件称为计算负荷，并把它作为按发热条件选择电气设备的依据，用选择电气设备的依据，用P Pcaca(Q(Qcaca、S Scaca、I Icaca) )或或P P3030(Q(Q3030、S S3030、I I3030) )表示。表示。1111? ?规定取规定取“ “半小时平均负荷半小时平均负荷” ”的原因的原因：一般中小截面导体的发热时间常数一般中小截面导体的发热时间常数为为10min10min以以上，根据经验表明，中小截面导线达到稳定温升所需上，根据经验表明，中小截面导线达到稳定温升所需时间约为时间约为 3 3=3=310103030（min
7、min），），如果导线负载为如果导线负载为短暂尖峰负荷，显然不可能使导线温升达到最高值，短暂尖峰负荷，显然不可能使导线温升达到最高值，只有持续时间在只有持续时间在30min30min以上的负荷时，才有可能构成以上的负荷时，才有可能构成导线的最高温升。导线的最高温升。12123.1.3 3.1.3 负荷计算的意义和目的负荷计算的意义和目的负荷计算的意义和目的负荷计算的意义和目的负荷计算主要是确定计算负荷，如前所述，若根负荷计算主要是确定计算负荷，如前所述，若根据计算负荷选择导体及电器，则在实际运行中导体及电据计算负荷选择导体及电器，则在实际运行中导体及电器的最高温升不会超过允许值。器的最高温升不
8、会超过允许值。计算负荷是设计时作为选择工厂供配电系统供电计算负荷是设计时作为选择工厂供配电系统供电线路的导线截面、变压器容量、开关电器及互感器等的线路的导线截面、变压器容量、开关电器及互感器等的额定参数的依据。额定参数的依据。正确确定计算负荷意义重大，是供电设计的前正确确定计算负荷意义重大，是供电设计的前提，也是实现供电系统安全、经济运行的必要手段。提，也是实现供电系统安全、经济运行的必要手段。返回目录13133.2 3.2 用电设备额定容量的确定用电设备额定容量的确定3.2.1 3.2.1 用电设备的工作方式用电设备的工作方式用电设备的工作方式用电设备的工作方式用电设备按其工作方式可分为三种
9、：用电设备按其工作方式可分为三种：（1 1）连续运行工作制连续运行工作制（长期工作制）（长期工作制）（2 2）短时运行工作制短时运行工作制（短暂工作制）（短暂工作制）（3 3）断续运行工作制断续运行工作制（重复短暂工作制）（重复短暂工作制）1414? ?连续运行工作制（长期工作制）连续运行工作制（长期工作制）在规定的环境温度下连续运行，设备任何部分温升在规定的环境温度下连续运行，设备任何部分温升均不超过最高允许值，负荷比较稳定。如通风机水泵、均不超过最高允许值，负荷比较稳定。如通风机水泵、空气压缩机、皮带输送机、破碎机、球磨机、搅拌机、空气压缩机、皮带输送机、破碎机、球磨机、搅拌机、电机车等机
10、械的拖动电动机，以及电炉、电解设备、电机车等机械的拖动电动机，以及电炉、电解设备、照明灯具等，均属连续运行工作制的用电设备。照明灯具等，均属连续运行工作制的用电设备。1515? ?短时运行工作制（短暂工作制）短时运行工作制（短暂工作制）用电设备的运行时间短而停歇时间长，在工作时间用电设备的运行时间短而停歇时间长，在工作时间内，用电设备的温升尚未达到该负荷下的稳定值即停内，用电设备的温升尚未达到该负荷下的稳定值即停歇冷却，在停歇时间内其温度又降低为周围介质的温歇冷却，在停歇时间内其温度又降低为周围介质的温度，这是短暂工作的特点。如机床上的某些辅助电动度，这是短暂工作的特点。如机床上的某些辅助电动
11、机（如横梁升降、刀架快速移动装置的拖动电动机）机（如横梁升降、刀架快速移动装置的拖动电动机）及水闸用电动机等设备。这类设备的数量不多。及水闸用电动机等设备。这类设备的数量不多。1616? ?断续运行工作制（重复短暂工作制）断续运行工作制（重复短暂工作制）用电设备以断续方式反复进行工作，其工作时间用电设备以断续方式反复进行工作，其工作时间（t t）与停歇时间（与停歇时间（t t0 0）相互交替。工作时间内设备温相互交替。工作时间内设备温度升高，停歇时间温度又下降，若干周期后，达到一度升高，停歇时间温度又下降，若干周期后，达到一个稳定的波动状态。如电焊机和吊车电动机等。断续个稳定的波动状态。如电焊
12、机和吊车电动机等。断续周期工作制的设备，通常用暂载率周期工作制的设备，通常用暂载率表征其工作特表征其工作特征，取一个工作周期内的工作时间与工作周期的百分征，取一个工作周期内的工作时间与工作周期的百分比值，即为比值，即为 ，即：即：式中式中 t t，t t0 0工作时间与停歇时间，两者之和为工作工作时间与停歇时间，两者之和为工作周期周期T T。%1000+=tttTt17173.2.2 3.2.2 用电设备额定容量的计算用电设备额定容量的计算用电设备额定容量的计算用电设备额定容量的计算在每台用电设备的铭牌上都有在每台用电设备的铭牌上都有“ “额定功率额定功率” ”P PN N，但但由于各用电设备
13、的额定工作方式不同，不能简单地将由于各用电设备的额定工作方式不同，不能简单地将铭牌上规定的额定功率直接相加，必须先将其铭牌上规定的额定功率直接相加，必须先将其换算为换算为同一工作制下的额定功率同一工作制下的额定功率，然后才能相加。经过换算，然后才能相加。经过换算至统一规定的工作制下的至统一规定的工作制下的“ “额定功率额定功率” ”称为称为“ “设备额定容设备额定容量量” ”，用，用P Pe e表示。表示。1818（1 1）长期工作制和短时工作制的设备容量）长期工作制和短时工作制的设备容量）长期工作制和短时工作制的设备容量）长期工作制和短时工作制的设备容量P Pe e=P=PN N（2 2）重
14、复短暂工作制的设备容量重复短暂工作制的设备容量重复短暂工作制的设备容量重复短暂工作制的设备容量 吊车机组用电动机（包括电葫芦、起重机、行车等吊车机组用电动机（包括电葫芦、起重机、行车等 ）的设备容量统一换算到的设备容量统一换算到=25%=25%时的额定功率时的额定功率（kWkW），），若其若其N N不等于不等于25%25%时应进行换算，公式为时应进行换算，公式为: : 电焊机及电焊变压器的设备容量统一换算到电焊机及电焊变压器的设备容量统一换算到100%100%时的额定功率（时的额定功率（kWkW）。）。若其铭牌暂载率若其铭牌暂载率N N不等不等于于100%100%时，应进行换算，公式为时，应进
15、行换算，公式为: :nNNNePPP2%25=NNNNNeSPPcos=1919（3 3）电炉变压器的设备容量）电炉变压器的设备容量）电炉变压器的设备容量）电炉变压器的设备容量电炉变压器的设备容量是指在额定功率因数下的额电炉变压器的设备容量是指在额定功率因数下的额定功率（定功率（kWkW），），即：即：P Pe e=P=PN N= =S SN N coscos 2020（4 4）照明设备的设备容量）照明设备的设备容量）照明设备的设备容量）照明设备的设备容量白炽灯、碘钨灯设备容量就等于灯泡上标注的额定功白炽灯、碘钨灯设备容量就等于灯泡上标注的额定功率（率（kWkW）；）；荧光灯还要考虑镇流器中的
16、功率损失（约为灯管功率荧光灯还要考虑镇流器中的功率损失（约为灯管功率的的20%20%），其设备容量应为灯管额定功率的），其设备容量应为灯管额定功率的1.21.2倍倍（kWkW）；）；高压水银荧光灯亦要考虑镇流器中的功率损失（约为高压水银荧光灯亦要考虑镇流器中的功率损失（约为灯泡功率的灯泡功率的10%10%），其设备容量应为灯泡额定功率的），其设备容量应为灯泡额定功率的1.11.1倍（倍（kWkW）；）；金属卤化物灯：采用镇流器时亦要考虑镇流器中的功金属卤化物灯：采用镇流器时亦要考虑镇流器中的功率损失（约为灯泡功率的率损失（约为灯泡功率的10%10%），故其设备容量应为），故其设备容量应为灯泡额定功率的灯泡额定功率的1.11.1倍（倍（kWkW）。）。2121（5 5）不对称单相负荷的设备容量）不对称单相负荷的设备容量）不对称单相负荷的设备容量）不对称单相负荷的设备容量当有多台单相用电设备时，应将它们均匀地分接当有多台单相用电设备时，应将它们均匀地分接到三相上，力求减少三相负载不对称情况。设计规程到三相上，力求减少三相负载不对称情况。设计规程规定，在计算范围内，单相用电设备的总容量如不超
